第一章 酶学与酶工程 2
第一节 酶工程概述 2
一、酶与酶工程 2
二、酶工程简介 3
第二节 酶的分类、组成、结构特点和作用机制 4
一、酶的分类 4
二、酶的组成和结构特点 5
三、酶的作用机制 6
第三节 酶作为催化剂的显著特点 10
一、催化能力 10
二、专一性 11
三、调节性 12
第四节 影响酶活性的因素 13
一、酶的测定 13
二、酶联测定法 14
三、酶速度 14
四、底物浓度 14
五、酶浓度 15
六、温度 15
七、pH 15
第五节 酶动力学和抑制作用 16
一、米-曼模式 16
二、Lineweaver-Burk作图 16
三、酶的抑制作用 17
四、不可逆抑制作用 17
五、可逆的竞争性抑制 17
六、可逆的非竞争性抑制 18
第六节 蛋白质、酶和重组蛋白的分离纯化 18
一、蛋白质纯化的一般考虑 19
二、蛋白质的粗分离 20
三、蛋白质的大规模分离纯化 25
总结与展望 30
参考文献 30
第二章 酶与细胞的固定化 34
第一节 酶的固定化 34
一、固定化酶的定义 34
二、固定化酶的制备原则 34
三、酶的固定化方法 35
四、固定化酶的性质 42
五、影响固定化酶性能的因素 44
第二节 辅酶的固定化 47
一、辅酶的定义及分类 47
二、辅酶的固定化方法 48
三、辅因子的固定化方法 51
四、辅酶的再生 51
五、辅因子的再生 52
第三节 细胞的固定化 53
一、固定化细胞分类、形态特征和生理状态 54
二、固定化细胞的制备 54
三、固定化细胞的性质 55
第四节 固定化酶和固定化细胞的表征 57
一、评价固定化酶（细胞）的指标 57
二、载体活化程度和固定化配基密度的测定 58
三、亲和技术中固定化配基的容量和活性的测量 58
四、比活性的测量 59
第五节 固定化酶与固定化细胞的应用研究进展 59
一、生物化学及分子生物学基础研究 59
二、亲和分离系统 62
三、药物控释载体 64
四、生物传感器 65
五、其他 69
总结与展望 72
参考文献 72
第三章 酶的化学修饰 75
第一节 化学修饰的方法学 75
一、修饰反应专一性的控制 75
二、修饰程度和修饰部位的测定 77
三、化学修饰结果的解释 78
第二节 酶蛋白侧链的化学修饰 78
一、羧基的化学修饰 79
二、氨基的化学修饰 79
三、精氨酸胍基的化学修饰 79
四、巯基的化学修饰 81
五、组氨酸咪唑基的化学修饰 81
六、色氨酸吲哚基的化学修饰 82
七、酪氨酸残基和脂肪族羟基的化学修饰 82
八、甲硫氨酸甲硫基的化学修饰 83
第三节 酶的亲和修饰 83
一、亲和标记 84
二、外生亲和试剂与光亲和标记 84
第四节 酶的化学交联 85
第五节 酶化学修饰的应用 86
一、化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用 86
二、化学修饰酶在医药和生物技术中的应用 87
三、酶化学修饰的局限性 98
第六节 酶化学修饰的研究进展 99
一、非特异性的化学修饰 99
二、位点专一性的化学修饰 100
三、结合定点突变和化学修饰的位点选择性化学修饰 100
总结与展望 100
参考文献 101
第四章 酶蛋白的稳定性和稳定化 102
第一节 酶蛋白的稳定性及其变性机理 102
一、酶蛋白稳定性的分子原因 102
二、测定蛋白质稳定性的方法 104
三、蛋白质不可逆失活的原因和机理 106
第二节 酶蛋白的稳定化 110
一、固定化 110
二、非共价修饰 111
三、化学修饰 112
四、蛋白质工程 115
五、酶的失活和再活化 117
第三节 酶蛋白稳定化研究进展 117
一、应用纳米材料进行酶的稳定化 117
二、应用胶囊进行酶的稳定化 118
三、电解液及离子流体用于酶的稳定化 119
四、乙醛酰琼脂糖被广泛的用于酶的稳定化 119
五、环糊精衍生物对酶的稳定作用 120
总结与展望 123
参考文献 123
第五章 非水酶学 125
第一节 非水酶学中的反应介质 126
一、水-有机溶剂单相系统 126
二、水-有机溶剂两相系统 126
三、含有表面活性剂的乳液或微乳液系统 126
四、微水有机溶剂单相系统 127
五、无溶剂或少溶剂反应系统 127
六、超临界流体系统 127
七、离子液体 128
八、气相反应介质 129
第二节 非水介质中酶的结构与性质 129
一、非水介质中酶的结构 129
二、非水介质中酶的性质 132
第三节 影响非水介质中酶催化的因素以及调控策略 140
一、有机溶剂 141
二、水 145
三、添加剂 150
四、生物印记 152
五、化学修饰 152
六、固定化酶 153
七、温度 154
八、pH和离子强度 154
九、超声辐射 155
十、蛋白质工程和抗体酶技术 156
第四节 非水介质中酶催化的典型反应 156
一、C——O键的形成 156
二、C——N键的反应 158
三、C——C键的形成 158
四、还原反应 159
五、氧化反应 159
六、异构化反应 160
七、C——X的反应——卤化反应 160
第五节 非水介质中酶催化的应用 161
一、酯的合成 161
二、肽的合成 164
三、高分子的合成与改性 165
四、光学活性化合物的制备 172
总结与展望 174
参考文献 175
第六章 人工酶 177
第一节 概述 178
一、人工酶的概念 178
二、人工酶的理论基础 178
第二节 合成酶 179
一、主-客体酶模型 179
二、胶束人工模拟酶 188
三、肽酶 189
四、半合成酶 190
五、聚合物人工酶 192
第三节 印记酶 193
一、分子印记技术概述 193
二、分子印记酶 199
三、生物印记酶 203
第四节 人工酶研究进展 206
总结与展望 207
参考文献 208
第七章 抗体酶 211
第一节 抗体酶的制备方法 211
一、稳定过渡态法 211
二、抗体与半抗原互补法 211
三、熵阱法 211
四、多底物类似物法 212
五、抗体结合部位修饰法 213
六、蛋白质工程法 213
七、抗体库法 213
第二节 抗体酶活性部位修饰 214
一、定点突变 214
二、化学修饰法 214
第三节 抗体酶的结构 216
第四节抗体酶的应用 217
一、抗体酶在有机合成中的应用 217
二、阐明化学反应机制 217
三、抗体酶在天然产物合成中的应用 218
四、抗体酶在新药开发中的应用 218
第五节 抗体酶研究进展 220
一、半抗原设计 220
二、抗体酶的化学筛选 221
三、抗体酶催化的化学转化 222
四、与兴奋剂相关的抗体酶制备 223
五、化学程序化的抗体酶 223
总结与展望 224
参考文献 225
第八章 核酶和脱氧核酶 226
第一节 天然核酶 226
第二节 脱氧核酶 229
第三节 核酶／脱氧核酶的体外筛选 230
一、SELEX技术 230
二、动态组合筛选法 231
第四节 核酶／脱氧核酶的人工设计 231
一、核酶／脱氧核酶的设计的发展和新领域 232
二、核酶的设计 232
三、脱氧核酶的设计 233
四、核酶的高级结构、切割位点等研究 234
五、PCR技术应用于核酶研究 235
第五节核酶的修饰 236
第六节 核酶／脱氧核酶的导入及表达 237
一、导入 237
二、核酶表达启动子的选择 237
第七节 核酶／脱氧核酶的应用 238
一、抗病毒感染性疾病 238
二、抗肿瘤的研究 239
三、其他领域的研究 240
总结与展望 240
参考文献 241
第九章 进化酶 243
第一节 蛋白质定向进化 244
一、基本策略 244
二、多样化基本方法 245
三、多样性文库的构建 249
四、文库选择或筛选 250
第二节 自然界中蛋白质进化机理 252
一、基因复制 252
二、串联复制 252
三、环状变换 253
四、寡聚化 253
五、基因融合 253
六、结构域募集 253
七、外显子改组 253
第三节 环境库和噬菌体展示库的构建 254
一、环境库的构建 254
二、噬菌体展示库的构建 255
第四节 环境库和噬菌体展示库的筛选 257
一、环境库的筛选 257
二、噬菌体展示库的选择 258
第五节 定向进化的应用 258
一、提高酶分子的催化活力 258
二、创造新的酶活性（功能） 259
三、提高酶分子的稳定性 259
四、适应特定的催化系统或环境 259
五、提高底物专一性或拓宽特异性底物范围 259
六、改变对映体选择性 260
第六节 进化酶研究进展 260
总结与展望 262
参考文献 263
第十章 杂合酶 266
第一节 杂合酶的构建策略 266
一、点突变及二级结构互换 267
二、功能域替换 268
第十一章 酶制剂的应用 286
第一节 概论 286
一、工业用酶制剂的市场和发展历史 286
二、工业酶制剂的来源及特点 287
第二节 酶在食品加工方面的应用 290
一、制糖工业 291
二、啤酒发酵 294
三、在蛋白制品加工方面的应用 295
四、在水果、蔬菜加工方面的应用 295
五、酶改善食品的品质、风味和颜色 296
六、乳品工业 297
七、肉类和鱼类加工 297
八、蛋品加工 298
九、面包烤焙与食品制造 298
十、食品保藏 299
十一、其他 299
第三节 酶在轻工业方面的应用 300
一、原料处理 300
二、轻工产品方面的应用 302
三、加酶增加产品的使用效果 305
第四节 酶在医学中的应用 307
一、疾病诊断方面的应用 307
二、疾病治疗方面的应用 308
三、在药物生产方面的应用 312
四、酶与生物医学工程 314
三、融合蛋白 272
第二节 杂合酶的制备方法 276
一、同源扫描突变 277
二、反-内蛋白子的应用 277
三、DNA增长截短法 277
四、同源基因的改组——SCRATCHY库 277
第三节 杂合酶的应用 277
一、非催化特性的改变 277
二、创造新催化活性酶 278
三、产生双功能或多功能蛋白质 279
四、确定蛋白质结构与功能关系 280
总结与展望 282
参考文献 282
第五节 在分析检测方面的应用 316
一、单酶反应检测 316
二、多酶偶联反应检测 317
三、酶标记免疫反应检测 317
第六节 酶在能源开发方面的应用 318
一、乙醇生产 318
二、生物柴油 320
三、氢气 321
四、生物电池 322
五、沼气的生产 322
第七节 酶在环境保护方面的应用 323
一、水净化 323
二、石油和工业废油 324
三、白色污染 325
四、环境监测 326
第八节 极端酶的应用 327
一、极端微生物与极端酶 327
二、嗜热酶的应用 327
三、嗜冷酶的应用 329
四、嗜盐酶的应用 329
五、嗜碱酶应用 330
六、嗜酸酶的应用 330
七、其他嗜极酶的应用 330
总结与展望 331
参考文献 331